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[심포지엄]“환경 내 항생제, 무엇이 문제인가”-동물 및 환경에서 분리된 항생제 내성균 및 내성 유전자

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3150_조동택교수님.pdf

21세기 생명환경위원회 “환경 내 항생제, 무엇이 문제인가”심포지엄

동물 및 환경에서 분리된 항생제 내성균 및 내성 유전자

– 경북 의대 미생물학교실 조동택

항생제 내성의 심각성이 전 세계적으로 커다란 문제점으로 부각된 가운데 병원에서의 대량적인
항균제의 사용은 물론이고, 병원체를 선택적으로 소멸시키는 목적이 아닌 동물의 성장 촉진과
농•수산물의 수확과 생산성 증가에까지 항균제가 사용되고 있고 년 간 그 소모량이 어느 정도인
지 가늠하기가 어려울 정도로 심각한 수준이다.
이처럼 항생제가 남용됨으로써 항생제 내성균만이 선택적으로 살아남게 되고 그 내성균이 생태
계 전반에 파급되어 환경에서 빈번하게 발생할 위험이 있다고 막연하게 추측되고 있는 상황에
서, 영국에서는 1972년 Swan의 보고에 근거해서 가축용 항생제 사용이 인체의 병원균 치료에 사
용되는 것과 동일하거나 유사할 경우 항생제에 대한 내성이 인체 병원균으로 전파될 가능성이 있
다고 해서 사료 첨가용으로 항생제 투여를 금지한 적이 있으며, 인체 병원균의 내성 유전자가 가
축에서 건너 왔음이 확인된 사례가 있어서 유일하게 덴마크에서는 가축 사료용에 첨가하는 항생
제를 금지시켰고 그 후 내성균이 감소되었다는 사례가 보고 되어 있다. (Basic and Clinical
Pharmacology and Toxicology. 96: 271-281, 2005).
유럽에서는 수의용 항생제 사용과 내성균의 발생에 관한 체계적인 연구조사 및 통계가 가능하도
록 되어 있으며, 단위 육류 생산량에 비례한 항생제 소모량이 유럽 각국마다 항균제 종류별로 통
계가 잡혀 있으나, 국내의 상황은 그렇지 못한 실정이다.
본 연자는 현재 보건복지부 주관 국가 과제로 여러 대학과 연계하여 인체, 동물 및 환경에서 분
리된 항생제 내성균을 대상으로 내성 양상 및 내성 유전자 연구를 시행하고 있는데, 그 연구 결
과에서 얻어진 몇 가지 특이한 사례들을 소개하고자 한다. 동물의 경우 주로 닭과 돼지에서 분리
된 항생제 내성균을 대상으로 연구하였으며, 항생제 사용이 환경오염에 미치는 영향을 추적하기
위하여 서울 지역의 중랑천과 한강, 호남지역의 수계인 섬진강 및 영남지역 수계인 금호강과 낙
동강에서 강물을 채취하여 생활 폐수 및 농촌 지역의 가축 폐수가 유입됨으로써 초래된 내성균
의 존재 여부를 확인하고 항생제 내성균의 빈도와 종류를 조사하였다. 그 결과 대표적인 그람 양
성 균종인 Enterococcus 균종과 그람 음성 장계세균들 몇 종류를 대상으로 얻어진 몇 가지 특이
한 사례들을 소개하고자 한다.

사례 1. 닭에서 분리된 항생제 내성균 및 내성 유전자

닭에서 분리된 그람 음성 장알균 (Enterococci) 중 vancomycin에 내성을 나타내는 장알균
(vancomycin resistant Enterococci, VRE)을 대상으로 vancomycin 내성 유전자를 조사하였다
(Journal of Clinical Microbiology, 46:2641-2643, 2003). 그 결과 vancomycin 내성 유전자는
이동성 인자인 transposon에 존재하였고, 병원내 환자에서 분리되었던 동일 균종에서 확인되었
던 vancomycin 내성 유전자 집단과 비교 분석하였을 때 동일한 clone으로 추정할 수 있는 동일성
은 발견되지 않았다 (Fig. 1 참조).

Fig. 1. Genetic maps for classification of VRE isolates by molecular type of Tn1546.

사료에 첨가된 항생제로 인해 식용 육류인 닭에서도 내성균이 출현하고 있음을 확인하였으나, 동
물 유래균에서 인체 병원균으로 내성 유전자가 전달되었다는 증거는 현재까지 국내에서는 확인
된 사례가 없으나 가능성을 완전히 배제할 수는 없으므로 지속적인 감시가 요구된다.

사례 2. 도축장 돼지에서 분리된 항생제 내성균 및 내성 유전자

도축장 돼지로부터 인체 식중독 균인 Salmonella enteritidis DT104 균종이 분리되었고, 그 중
의 한 주는 cephalosporin 약제에 내성을 나타내는 -lactamase (PSE 형) 유전자를 보유하였음
이 밝혀졌다. 이들 살모넬라 균종은 인수공통 감염을 일으키는 병원성 세균으로 닭에서는 장관
내 서식균으로 발견될 수 있으나, 돼지에서 분리되었을 경우에는 장관 내 서식균으로 볼 수 없
고 식중독을 일으킬 위험성이 있는데, 이들 균이 cephalosporin 약제에 내성을 나타내는 -
lactamase의 일종인 PSE 유전자를 보유하고 있음은 가축에서 항생제의 사용이 심각함을 증명하
는 것이다.
또한 2001년 돼지, 닭, 소 등으로부터 분리된 83주의 Salmonella spp. (S. agona, S. derby, S.
Montevideo, S. travis) 가운데 13주가 3가지 이상의 항생제에 내성을 나타내는 다약제 내성균이
었으며, 내성 유전자 검사에서 TEM-1E, TEM-70, TEM-76 및 TEM-104 등의 -lactamase 내성 유전
자가 검출되었으며, 이 중 TEM-76과 TEM-104는 광역 범위의 베타락탐 항생제 분해 효소
(extended-spectrum -lactamase, ESBL)로서 대장균과 Klebsiella pneumoniae 균종에서 보고된
바 있으나 Salmonella 균종에서의 검출은 세계 최초의 사례이다 (Journal of Veterinary
Medicine Series B-Infectious Disease and Veterinary, submitted).

사례 3. 환경에서 분리된 항생제 내성 대장균

국내의 주요 강에 존재하는 세균 수를 측정하고 이 중 사람과 동물로부터 유래한 장내세균의 오
염도를 측정하기 위하여 실시한 연구에서 세균의 총 수 및 장내세균의 오염도가 한강의 지류인
중랑천, 낙동강, 금호강, 섬진강, 섬진 지류, 한강의 순으로 나타났다 (Fig. 2 참조).

Fig. 2. 강물에 존재하는 총 세균의 수

국내 주요 하천에서 분리한 장내 세균 중 항생제 내성 대장균을 선별하여 내성 유전자를 조사
한 결과 중랑천에서 분리된 대장균에서 인체 유래, 특히 병원 검체 분리 대장균에서 검출되고 있
는 TEM-52, CMY-1 및 CTX-M-14과 같은 광역 범위의 베타락탐 항생제를 분해하는 ESBL이 검출되었
다 (표 1 참조).

Strains Isoelectric
point (pI)  -lactamase genes   Antimicrobial
resistance patterns
10001 5.4, 5.9, 7.4 TEM-1, TEM-52, OXA-1-like ApCmTcSmSuTpKmGm
10003 5.4, 5.9, 7.4 TEM-1, TEM-52, OXA-1-like ApCmTcSmSuTpKmGm
10004 5.4, 5.9, 7.4 TEM-1, TEM-52, OXA-1-like ApCmTcSmSuTpKmGm
10005 5.4, 5.9, 7.4 TEM-1, TEM-52, OXA-1-like ApCmTcSmSuTpKmGmAk
10006 5.4, 5.9, 7.4 TEM-1, TEM-52, OXA-1-like ApCmTcSmSuTpKmGmAk
10009 5.4, 8.0 TEM-1, CTX-M-14 ApCmTcSmSuTpKmGmAk
10010 5.4, 8.0 TEM-1, CTX-M-14 ApCmTcSmSuTpKmGmNf
10011 5.4, 8.0 TEM-1, CTX-M-14 ApCmTcSmSuTpKmGmNf
10012 5.4, 8.0 TEM-1, CTX-M-14 ApCmTcSmSuTpKmGmNf
10013 5.4, 7.4, 8.0 TEM-1, CMY-1, OXA-1-like ApTcSmSuTpKmGmNf
10014 5.4, 8.0 TEM-1, CTX-M-14 ApCmTcSmSuTpKmGmNf
10016 8.0 CTX-M-14 ApTcSmSuTpKmGmNf
10018 8.0 CTX-M-14 ApTcSmSuTpKmGmNf
10019 8.0 CTX-M-14 ApCmTcSmSuTpKmGmAkNf
10020 8.0 CTX-M-14 ApTcSmSuTpKmGmNf
10022 8.0 CTX-M-14 ApTcSmSuTpKmGmNf
표 1. Phenotypic and genotypic characteristics of E. coli isolated from Han River

이들 균을 대상으로 조사한 이동성 인자의 일종인 class 1 integron과 유전자 cassettes 조사에
서도 병원 검체 (주로 소변) 유래 대장균에서 주로 검출되는 유전자 cassettes 조합 (“dfrA12-
orfF-aadA2”와 “dfrA17-aadA5” )이 검출된 것으로 보아 원래 환경에 존재하던 대장균에 인체
유래 대장균에 존재하던 내성 유전자가 전이된 것이라기 보다는 병원 검체 유래 대장균이 중랑천
으로 오염되어 나타난 결과로 추측된다.

참고 문헌

보건의료 기술 인프라 개발 사업 (03-PJ1-PG1-CH03-0002) 중간 실적 보고서
Basic and Clinical Pharmacology and Toxicology, 96: 271-281, 2005
Journal of Clinical Microbiology, 46:2641-2643, 2003
Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 53(3):445-450, 2004

출처/ 서울환경연합 벌레먹은 사과팀

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